“ехн≥чн≥ науки > “еор≥¤ термох≥м≥чного способу модиф≥куванн¤ деревини

“еор≥¤ термох≥м≥чного способу модиф≥куванн¤ деревини

ћодиф≥куванн¤ деревини термох≥м≥чним способом ¤вл¤Ї собою сукупн≥сть посл≥довних операц≥й, що включають два основних етапи просочуванн¤ деревини мономером, ол≥гомером або синтетичною смолою ≥ переводу цих продукт≥в ≥з р≥дкого стану в твердий нерозчинний пол≥мер.

¬иход¤чи ≥з ф≥зичноњ сут≥ модиф≥кованоњ деревини в Ѕ≥лоруському технолог≥чному ≥нститут≥ проведено теоретичн≥ досл≥дженн¤ особливостей ≥ законом≥рностей модиф≥куванн¤ деревини термох≥м≥чним способом. Ќижче наведен≥ теоретичн≥ досл≥дженн¤, проведен≥ п≥д кер≥вництвом проф. Ўутова √.ћ. з вакуумуванн¤ деревини, просочуванн≥ деревини модиф≥катором та отвердженн≥ фенол формальдег≥дних смолами в деревин≥, тобто досл≥дженн¤ процесу модиф≥куванн¤ деревини термох≥м≥чним способом.

¬акуумуванн¤ деревини.

ƒеревина представл¤Ї собою складне колоњдне кап≥л¤рно-пористе т≥ло, ¤ке характеризуЇтьс¤ на¤вн≥стю судин, серцевинних промен≥в ≥ р≥зноман≥тного роду м≥кро- ≥ макропорожнин, зТЇднаних м≥ж собою системами пор.

ƒл¤ вир≥шенн¤ питань теор≥њ руху р≥дин ≥ газ≥в в пористому середовищ≥ прийн¤та спрощена модель структури деревини. Ќайб≥льш поширеною ¤вл¤Їтьс¤ кап≥л¤рна модель пористого т≥ла, що складаЇтьс¤ з пучка пр¤мих кап≥л¤рних трубок однаковоњ довжини, ¤к≥ р≥вн≥ довжин≥ т≥ла, що розгл¤даЇтьс¤ в напр¤мку потоку ф≥льтруючого через нього газу, ≥ однаково ефективного рад≥усу.

ѕроцес вакуумуванн¤ деревини можна описати одном≥рним р≥вн¤нн¤м нерозривност≥:

ѕ∂ρ/∂τ=∂qm/∂x

де, ѕЧпорист≥сть деревини,

ρЧгустина пов≥тр¤ в деревин≥,

qmЧмасовий пот≥к пов≥тр¤,

τЧчас вакуумуванн¤,

xЧб≥жуча координата,

ћасовий пот≥к пов≥тр¤ можна визначити з виразу, в≥домому з теор≥њ масообм≥ну:

qm=K∂p/∂v ∂x

де,  Чкоеф≥ц≥Їнт проникливост≥,

vЧк≥нематична вТ¤зк≥сть пов≥тр¤,

рЧтиск пов≥тр¤ в деревин≥,

 ≥нематична вТ¤зк≥сть пов≥тр¤ vЧце в≥дношенн¤ його динам≥чноњ вТ¤зкост≥ η до густини.

«г≥дно к≥нематичноњ теор≥њ газ≥в динам≥чна вТ¤зк≥сть, р≥вна

η=uρλ/3

де, uЧсередн¤ швидк≥сть теплового руху молекул,

λЧсередн¤ довжина в≥льного проб≥гу,

Ўвидк≥сть теплового руху молекул визначаЇтьс¤ з виразу

mu-2/2=3kT/2

де, kЧстала Ѕольцмана,

mЧмаса молекул,

¬раховуючи, що з р≥вн¤нн¤ ћендЇлЇЇва- лапейрона

ρ=μ–/RT

де, RЧун≥версальна газова стала,

–Чтиск,

“Чабсолютна температура газу,

μЧмол¤рна маса,

то п≥сл¤ перетворенн¤ отримуЇмо

v=(RT/πd2μ)√Tkm/6ρ

де, dЧд≥аметр молекули.

¬водимо позначенн¤

α=(RT/πd2μ)√Tkm/6ρ

тод≥

v=α/ρ

јнал≥зуючи формулу, можна зробити висновок про суттЇву залежн≥сть к≥нематичноњ вТ¤зкост≥ в≥д величини тиску. —л≥д в≥дм≥тити, що вказана залежн≥сть справедлива до тих п≥р, доки довжина в≥льного проб≥гу молекул пов≥тр¤ значно менша д≥аметра кап≥л¤ра, по ¤кому пов≥тр¤ перем≥щуЇтьс¤. ¬раховуючи, що середн≥й ефективний рад≥ус кап≥л¤ра в деревин≥ можна представити ¤к

R=√BK/ѕ

то д≥аметр кап≥л¤ра D=4 10-5 μ

ƒ≥аметр кап≥л¤ра перевищуЇ довжину вТ¤зкого проб≥гу молекул пов≥тр¤ приблизно в 500 раз при атмосферному тиску –0. ѕри модиф≥ковуванн≥ д≥апазони тиск≥в знаход¤тьс¤ в межах в≥д 0,05 –0 до –0. ќск≥льки технолог≥чний процес вакуумуванн¤ не використовуЇ величин тиск≥в, що виход¤ть за меж≥ д≥апазону, то застосуванн¤ виразу правом≥рно.

« урахуванн¤м вираз≥в, р≥вн¤нн¤ при ≥зотерм≥чному процес≥ приймаЇ вигл¤д

(μѕ/RT)∂–/∂τ=∂/∂x[(kP/α) ∂P/∂x]

ƒл¤ теоретичного обірунтуванн¤ тривалост≥ вакуумуванн¤ деревини розгл¤нута њњ прониклив≥сть пов≥тр¤ з врахуванн¤м закону ƒарс≥ (загальний випадок ф≥льтрац≥њ газу через кап≥л¤рно-пористе середовище). ƒеревина представл¤Ї собою матер≥ал, неоднор≥дний за своњм складом. Ќаближено њњ будову можна ототожнити з однор≥дним кап≥л¤рно-пористим т≥лом, що складаЇтьс¤ ≥з сполучених м≥ж собою коротких кап≥л¤р≥в.

¬трати тиску пов≥тр¤ на поверхн≥ деревини.

∆–пов.=∑ξu-2/2

де, ξЧкоеф≥ц≥Їнт поверхневого нат¤гу,

uЧшвидк≥сть ф≥льтрац≥њ пов≥тр¤.

ћасовий пот≥к пов≥тр¤.

gm=ξu

ќск≥льки втрати тиску на поверхн≥

∆–пов.=–(δ,τ)-–с(τ)

де, –(δ,τ)Чтиск пов≥тр¤ в навколишньому середовищ≥,

–(τ)Чтиск пов≥тр¤ на поверхн≥ р≥дини,

то масовий пот≥к пов≥тр¤ на поверхн≥ деревини визначаЇтьс¤

]( /α)–(δ,τ)]∂–(δ,τ)/∂x=√2μ–(δ,τ)/2“ξ[P(δ,τ)-Pc(τ)]

¬икористовуючи диференц≥альне р≥вн¤нн¤, залежн≥сть тиску з граничними умовами, п≥сл¤ в≥дпов≥дних перетворень отримаЇмо диференц≥альне р≥вн¤нн¤ в≥дносно коеф≥ц≥Їнта α1

dα1 3(A1α1Pc-dPc/dτ)(1-Aα12δ2)

dτ 2δ2[3Aα1Pc-(1-Aα12δ2)]

ј1=2KRT/μѕα

ј=2K2RTξ/α2μ

де, δЧполовина довжини зразка.

ƒане диференц≥альне р≥вн¤нн¤ повинно розвТ¤зуватись при наступних початкових умовах

τ =0α1(0)=0,α3(0)=–0

¬изначенн¤ залежност≥ α1(τ) ≥ α3(τ), при в≥дом≥й зм≥н≥ тиску навколишнього середовища допоможе знайти розпод≥л тиску в деревин≥ в залежност≥ в≥д њњ проникненн¤, часу вакуумуванн¤ ≥ розм≥р≥в вакуумованого сортименту, поверхневого опору за виразом.

1

Ќазва: “еор≥¤ термох≥м≥чного способу модиф≥куванн¤ деревини
ƒата публ≥кац≥њ: 2005-03-24 (302 прочитано)